Veicolo a guida automatizzata

Quando Henry Ford installò la prima “catena di montaggio mobile” nel 1913, aumentò di otto volte la produzione delle sue auto - un salto quantico nell'efficienza produttiva. Ciò gli permise non solo di ridurre drasticamente il prezzo del suo Modello T, ma anche di aumentare i salari dei suoi lavoratori. Non sorprende quindi che questo successo sia stato presto copiato. Ancora oggi innumerevoli articoli vengono prodotti secondo il principio della catena di montaggio.

Tuttavia, esso è meno adatto per le piccole serie e per niente adatto alla produzione automatica e personalizzata. Questo è però uno degli obiettivi dell’Industry 4.0 e dell'Industrial Internet of Things (IIoT): I singoli prodotti devono essere progettati ed realizzati in base alle esigenze del cliente con il massimo livello di automazione possibile. Ciò richiede una flessibilità nei processi che è tuttavia poco compatibile con il percorso di un nastro trasportatore installato in modo permanente.

Grazie alla tecnologia Prolynk, la configurazione della “catena di montaggio” può essere liberamente adattata o riconfigurata in funzione dei cambiamenti delle esigenze. I componenti non percorrono più un percorso predeterminato, ma prendono invece un taxi sotto forma di una piccola unità di trasporto senza conducente (veicolo a guida automatizzata, AGV):

“La parte da lavorare viene quindi trasportata in modo affidabile a tutte le stazioni necessarie”, spiega Antonio Sanchez, Chief Commercial Officer di Prolynk. “Le fasi di lavorazione, eseguite manualmente o da robot, possono avvenire in modo completamente individuale sebbene la sequenza sia tuttavia automatizzata”.

Una piattaforma composta da moduli standardizzati a forma di tavolo funge da base fisica del sistema. Essa è costituita da piastre standardizzate e può essere progettata liberamente in termini di forma e dimensioni. Semplici piastre metalliche formano l'unità di base e servono da superficie di movimento. Una variante della piastra di base è dotata di unità di fissaggio con funzione d’indice. Tali unità mantengono il veicolo e il componente in posizione durante le fasi di produzione che richiedono un'elevata precisione o per le quali è necessario compensare una maggiore applicazione di forza. Qui la piastra presenta anch’essa un’apertura al centro. Questa può essere utilizzata per eseguire lavorazioni anche dal basso, in quanto corrisponde esattamente alla forma dell'apertura nell'AGV.

L’AGV di Prolynk è disponibile in due dimensioni (325x230 e 450x350 millimetri); il carico massimo è compreso tra 5 e 35 chilogrammi a seconda del modello. Il componente da lavorare è assicurato per il viaggio verso le singole stazioni di assemblaggio tramite l'apertura al centro. Queste stazioni, sulle quali vengono effettuati lavori manuali o vengono eseguiti automaticamente compiti da macchine o robot, come ad esempio incisione laser, saldatura, serraggio viti o collaudo, possono essere disposte a piacere. Se sussiste un problema di qualità, il veicolo può essere inviato ad una stazione specifica dove questo problema può essere risolto.

“Il controllo centrale conosce ogni AGV e il suo carico”, spiega Antonio Sanchez. “Sa quali fasi di lavorazione devono essere eseguite su una specifica parte. In questo modo è possibile creare prodotti individuali in un processo automatizzato. Durante la comunicazione con il sistema Prolynk, il PLC mantiene il controllo di tutti i processi”. Se le fasi di lavorazione non devono essere eseguite in un certo ordine, si ha un ulteriore guadagno in termini di efficienza: in questo caso l'AGV si sposta verso una stazione attualmente libera. I tempi di attesa si riducono mentre l'utilizzo aumenta. Un altro vantaggio del sistema può essere sotto forma di alleggerimento per i dipendenti. I componenti non devono più essere spostati tra le stazioni con forza muscolare. I dipendenti evitano di alzarsi e abbassarsi continuamente, movimenti questi che possono provocare facilmente dolori alla schiena.

L'AGV di Prolynk è azionato da due ruote, ciascuna delle quali si trova al centro dei lati lunghi. Gli angoli del veicolo sono supportati da rulli passivi. Se le ruote si muovono in direzioni opposte, il veicolo gira sul posto. Questo di solito si verifica in un angolo di 90 gradi. In questo modo, il veicolo può ruotare verso una stazione facendo un quarto di giro oppure passare avanti e indietro tra le “corsie” parallele sulla tavola con due movimenti rotatori. Va evidenziato che queste corsie esistono solo virtualmente: l’AVG rimane nella sua corsia proprio come fa un'auto quando non c’è segnaletica sulla strada.

Il controllo centrale informa il veicolo tramite WLAN della corsia su cui deve muoversi in avanti o indietro o dove deve svoltare. Esso specifica i percorsi e le stazioni e decide quale veicolo ha la priorità se le corsie si intersecano. I taxi che trasportano i componenti devono solo indicare la loro posizione precisa affinché questo controllo del traffico funzioni. I controlli di posizione di tipo MC 5004 P e gli encoder della serie IE3-1024 di FAULHABER svolgono qui un ruolo importante. Essi rilevano la rotazione dei motori brushless della serie BX4 che viene utilizzata dalla scheda madre Prolynk per eseguire l'odometria, calcolare la posizione dell’AGV e gestire il controllo di posizione. La potenza dei motori viene trasferita alle cinghie di azionamento delle ruote da riduttori planetari di design 32/3

“Se un'azienda sceglie la soluzione Prolynk, i piccoli veicoli diventano il cuore del processo produttivo. Essi devono quindi funzionare in modo affidabile, con una manutenzione minima e il più a lungo possibile, garantendo al contempo un basso costo totale di proprietà”, afferma Antonio Sanchez spiegando i criteri di selezione dei componenti AGV. “Con l'unità di azionamento, la qualità dei prodotti rappresentava per noi una priorità assoluta. FAULHABER non solo è in grado di garantirci la qualità richiesta, ma i suoi motori forniscono anche ulteriori vantaggi essenziali per la nostra applicazione. Il veicolo presenta al suo interno pochissimo spazio. Tuttavia, è necessaria una potenza del motore significativa per spostare parti spesso molto pesanti alla velocità richiesta. In termini di rapporto volume/coppia, la serie BX4 occupa una posizione leader nel mercato mondiale. Questa densità di potenza è un fattore chiave che ci consente di offrire ai nostri clienti una soluzione tanto affidabile quanto flessibile”.

La combinazione di affidabilità e flessibilità offre agli utenti della soluzione Prolynk la massima libertà nella progettazione dei propri processi produttivi, permettendogli di iniziare con una piccola piattaforma composta da poche piastre ed un unico mini-AGV ed espandere nonché riorganizzare successivamente il sistema, a seconda delle necessità, grazie alla grande flessibilità ed adattabilità alle macchine. Il sistema offre funzioni intelligenti e la tecnologia Prolynk è facile da integrare nell'architettura PLC. Nuovi prodotti, processi e tecnologie sono anch’essi facili da integrare; i moduli esistenti possono essere riorganizzati in base alle circostanze. “Non esistono limiti all'adattabilità del sistema”, sottolinea Antonio Sanchez. “La capacità produttiva segue immediatamente la situazione degli ordini”.